Accumulation of heme oxygenase-1 (HSP32) in Xenopus laevis A6 kidney epithelial cells treated with sodium arsenite, cadmium chloride or proteasomal inhibitors

The present study examined the effect of sodium arsenite, cadmium chloride, heat shock and the proteasomal inhibitors MG132, withaferin A and celastrol on heme oxygenase-1 (HO-1; also known as HSP32) accumulation in Xenopus laevis A6 kidney epithelial cells. Immunoblot analysis revealed that HO-1 accumulation was not induced by heat shock but was enhanced by sodium arsenite and cadmium chloride in a dose- and time-dependent fashion. Immunocytochemistry revealed that these metals induced HO-1 accumulation in a granular pattern primarily in the cytoplasm. Additionally, in 20% of the cells arsenite induced the formation of large HO-1-containing perinuclear structures. In cells recovering from sodium arsenite or cadmium chloride treatment, HO-1 accumulation initially increased to a maximum at 12h followed by a 50% reduction at 48 h. This initial increase in HO-1 levels was likely the result of new synthesis as it was inhibited by cycloheximide. Interestingly, treatment of cells with a mild heat shock enhanced HO-1 accumulation induced by low concentrations of sodium arsenite and cadmium chloride. Finally, we determined that HO-1 accumulation was induced in A6 cells by the proteasomal inhibitors, MG132, withaferin A and celastrol. An examination of heavy metal and proteasomal inhibitor-induced HO-1 accumulation in amphibians is of importance given the presence of toxic heavy metals in aquatic habitats.

Molecular organization of the gene encoding Xenopus laevis transforming growth factor-beta 5

Transforming growth factor-beta s (TGF-beta 5) are multifunctional polypeptides, known to influence proliferation and differentiation of many cell types. TGF-beta 5 cDNA was cloned from Xenopus laevis and this isoform is unique to the amphibians. Here, we report the isolation and characterization of the TGF-beta 5 genomic clones to determine the structure of TGF-beta 5 gene. The gene consists of seven exons and all intron-exon boundaries follow the GT-AG consensus. The organization of TGF-beta 5 gene was identical to that of the mammalian TGF-beta isoforms, with the exception of position of the first splice junction. We determined the size of TGF-beta 5 gene to be approximately 20 kb.

Expression of eph-family receptor tyrosine kinases and ephrins in the tadpole of the frog Xenopus laevis, and possible roles in the development of retinotectal topography

Assembling a nervous system requires exquisite specificity in the construction of neuronal connectivity. One method by which such specificity is implemented is the presence of chemical cues within the tissues, differentiating one region from another, and the presence of receptors for those cues on the surface of neurons and their axons that are navigating within this cellular environment.

Connections from one part of the nervous system to another often take the form of a topographic mapping. One widely studied model system that involves such a mapping is the vertebrate retinotectal projection-the set of connections between the eye and the optic tectum of the midbrain, which is the primary visual center in non-mammals and is homologous to the superior colliculus in mammals. In this projection the two-dimensional surface of the retina is mapped smoothly onto the two-dimensional surface of the tectum, such that light from neighboring points in visual space excites neighboring cells in the brain. This mapping is implemented at least in part via differential chemical cues in different regions of the tectum.

The Eph family of receptor tyrosine kinases and their cell-surface ligands, the ephrins, have been implicated in a wide variety of processes, generally involving cellular movement in response to extracellular cues. In particular, they possess expression patterns-i.e., complementary gradients of receptor in retina and ligand in tectum- and in vitro and in vivo activities and phenotypes-i.e., repulsive guidance of axons and defective mapping in mutants, respectively-consistent with the long-sought retinotectal chemical mapping cues.

The tadpole of Xenopus laevis, the South African clawed frog, is advantageous for in vivo retinotectal studies because of its transparency and manipulability. However, neither the expression patterns nor the retinotectal roles of these proteins have been well characterized in this system. We report here comprehensive descriptions in swimming stage tadpoles of the messenger RNA expression patterns of eleven known Xenopus Eph and ephrin genes, including xephrin-A3, which is novel, and xEphB2, whose expression pattern has not previously been published in detail. We also report the results of in vivo protein injection perturbation studies on Xenopus retinotectal topography, which were negative, and of in vitro axonal guidance assays, which suggest a previously unrecognized attractive activity of ephrins at low concentrations on retinal ganglion cell axons. This raises the possibility that these axons find their correct targets in part by seeking out a preferred concentration of ligands appropriate to their individual receptor expression levels, rather than by being repelled to greater or lesser degrees by the ephrins but attracted by some as-yet-unknown cue(s).

Temporal and Spatial Expression Patterns of Sox1 Gene in Xenopus laevis

克隆了非洲爪蟾的Sox1基因并研究了它在非洲爪蟾早期发育过程中的时空表达图式,比较了Sox1-3基因在发育的脑和眼中的表达图式.序列比对分析显示Sox1-3蛋白在其HMG框结构域具有高度的保守性.通过RT-PCR方法分析了Sox1基因在爪蟾早期不同发育时段的表达情况,结果显示Sox1基因从未受精卵到尾芽期均有表达,但表达强度有所差异.原位杂交结果显示,在早期卵裂阶段和囊胚期,Sox1基因主要在动物极表达;从神经板期开始,Sox1基因主要在中枢神经系统和眼原基中表达.在蝌蚪期,Sox1与Sox2、Sox3在脑部和眼睛的表达区域有所不同.对于爪蟾Sox1基因时空表达图式的研究将有助于阐明SoxB1基因家族在脊椎动物神经系统发生过程中的作用.

Differential expression of the Brunol/CELF family genes during Xenopus laevis early development

The BRUNOL/CELF family of RNA-binding proteins plays important roles in post-transcriptional regulation and has been implicated in several developmental processes. In this study, we describe the cloning and expression patterns of five Brunol genes in Xenopus laevis. Among them, only Brunol2 is maternally expressed and the zygotic expression of the other four Brunol genes starts at different developmental stages. During Xenopus development, Brunol1, 4-5 are exclusively expressed in the nervous system including domains in the brain, spinal cord, optic and otic vesicles. Brunol2 and 3 are expressed in both the somatic mesoderm and the nervous system. Brunol2 is also extensively expressed in the lens. In transfected Hela cells, BRUNOL1, 2 and 3 proteins are localized in both the cytoplasm and the nucleus, while BRUNOL4 and 5 are only present in the cytoplasm, indicating their different functions.

Environmental signals: Synthetic humic substances act as xeno-estrogen and affect the thyroid system of Xenopus laevis

According to outdated paradigms humic substances (HS) are considered to be refractory or inert that do not directly interact with aquatic organisms. However, they are taken up and induce biotransformation activities and may act as hormone-like substances. In the present study, we tested whether HS can interfere with endocrine regulation in the amphibian Xenopus laevis. In order to exclude contamination with phyto-hormones, which may occur in environmental isolates, the artificial HS 1500 was applied. The in vivo results showed that HS 1500 causes significant estrogenic effects on X. laevis during its larval development and results of semi-quantitative RT-PCR revealed a marked increase of the estrogenic biomarker estrogen receptor mRNA (ER-mRNA). Furthermore, preliminary RT-PCR results showed that the thyroid-stimulating hormone (TSH beta-mRNA) is enhanced after exposure to HS1500, indicating a weak adverse effect on T3/T4 availability. Hence, HS may have estrogenic and anti-thyroidal effects on aquatic animals, and therefore may influence the structure of aquatic communities and they may be considered environmental signaling chemicals. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Effects of Environmentally Relevant Concentrations of Poultry Litter Associated Contaminates on the Sexual Development of Xenopus laevis

Poultry litter contains high levels of natural sex hormones, nitrogen, phosphorous, and trace amounts of heavy metals. Poultry litter runoff from poultry and farming operations in the Delmarva region can have serious impacts on frog development in the Chesapeake Bay Watershed. In this study, we investigated potential effects of litter compounds on Xenopus laevis development when exposed to environmental levels (0.35 and 0.70 g/L) of litter solution. We found that despite rapid hormone degradation, poultry litter solution still affected X. laevis development. Hormones were also more persistent in the lower poultry litter concentration, leading to even greater effects. Slowed growth and increased female gonadal abnormalities were observed after exposure to 0.35 g/L but not to 0.70 g/L of litter solution, and increased male gonadal abnormalities were observed after treatment to both litter concentrations. The developmental impacts examined in this study may have greater environmental impacts on frog reproduction and survival.

Propagation of Bidens laevis : a native Asteraceae from freshwater wetlands to be used as ornamental plant

p.1-7

Propagation of Bidens laevis : a native Asteraceae from freshwater wetlands to be used as ornamental plant

p.1-7

Study of XHEP33 during the heart embryonic development of Xenopus laevis

Disserta��ão de mest., Engenharia Biológica, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2011

Elucidation of the Retinoid Signalling Pathway Involved in Axon Guidance in Lymnaea stagnalis and Xenopus laevis

The vitamin A metabolite, retinoic acid (RA), is known to play a crucial role in several developmental processes including axial patterning and differentiation. More recently, RA has been implicated in the regenerative process acting through its classical signaling pathway, the nuclear receptors, retinoic acid receptor (RAR) and retinoid X receptor (RXR), to mediate gene transcription. Moreover, RA has been shown to act as a guidance molecule for growth cones of regenerating motorneurons of the pond snail, Lymnaea stagnalis. Our lab has recently shown that RA can induce this morphological response independent of nuclear transcription, however, the role of the retinoid receptors in RA-induced chemoattraction is still unknown. Here, I show that the retinoid receptors, RXR and RAR, may mediate the growth cones response to the metabolically active retinoic acid isomers, all-trans and 9-cis RA, in Lymnaea stagnalis. Data presented here show that both an RXR and RAR antagonist can block growth cone turning in response to application of both isomers. Because no prior investigations have shown growth cone turning of individual vertebrate neurons, I aimed to show that both retinoic acid isomers were capable of inducing growth cone turning of embryonic spinal cord neurons in the frog, Xenopus laevis. For the first time in Xenopus, I showed that both all-trans and 9-cis RA were able to induce significantly more neurite outgrowth from cultured embryonic spinal cord neurons and induce positive growth cone turning of individual growth cones. In addition, I showed that the presence of the RXR antagonist, HX531, blocked 9-cis RA-induced growth cone turning and the RARβ antagonist, LE135, blocked all-trans RA-induced growth cone turning in this species. Evidence provided here shows for the first time, conservation of retinoic acid-induced growth cone turning in a vertebrate model system. In addition, these data show that the receptors involved in this morphological response may be the same in vertebrates and invertebrates.

Propriétés anesthésiques et analgésiques de l’eugénol chez la grenouille (Xenopus laevis), le poisson (Oncorhynchus mykiss) et le rat (Rattus norvegicus)

L'eugénol (2-methoxy-4-(2-propenyl) phénol), produit dérivé du clou de girofle (Eugenia aromatica), fut tout d’abord utilisé en application topique à des fins d’analgésie dentaire. Il produit également une anesthésie chirurgicale lorsque administré en immersion chez les poissons. L’eugénol agit sur les récepteurs vanilloïdes, sensibles à la chaleur, aux protons et à certaines molécules lipidiques. Ces récepteurs jouent un rôle important dans le mécanisme de l’inflammation et de l’hyperalgésie. L’eugénol pourrait également produire ses effets par antagonisme des récepteurs glutamaergiques (NMDA) et par son activation des récepteurs GABAergiques. Considérant que l’eugénol produit des effets analgésiques et anesthésiques, des études de pharmacocinétique et de pharmacodynamie furent réalisées chez la grenouille (Xenopus laevis), le poisson (Oncorhynchus mykiss) et le rat (Rattus norvegicus). Les résultats démontrent que l’eugénol administré par immersion à une dose efficace permet d’atteindre une anesthésie chirurgicale chez les grenouilles (350 mg/L) et les poissons (75 mg/L). Suite à des analyses plasmatiques par LC/MS/MS, la pharmacocinétique des grenouilles, des poissons et des rats montre que la drogue est éliminée et qu’il pourrait y avoir une recirculation entérohépathique plus importante chez la grenouille et le rat. La longue demi-vie chez le rat suggère aussi une accumulation dans les tissus après des administrations répétées. Suite à l’administration intraveineuse d’une dose de 20 mg/kg chez le rat, l’eugénol induit une anesthésie chirurgicale pour une très courte période de temps variant autour de 167 s. Les résultats de sensibilité thermique confirment l’efficacité de l’eugénol pour réduire l’hyperalgésie induite chez des rats neuropathiques. L’effet pharmacologique de l’eugénol a démontré une augmentation progressive constante de l’analgésie sur une période de cinq jours de traitements journaliers. En conclusion, l’eugénol possède des propriétés analgésiques et anesthésiques chez la grenouille africaine à griffes (Xenopus laevis), le poisson (Oncorhynchus mykiss) et le rat (Rattus norvegicus).

Analyse fonctionnelle de deux nouvelles mutations récessives de l’AQP2 impliquées dans le diabète insipide néphrogénique par expression dans les ovocytes de Xenopus laevis

Le diabète insipide néphrogénique (DIN) autosomal peut être causé par les mutations du gène codant pour le canal à eau aquaporine-2 (AQP2). Un modèle couramment utilisé pour l’étude des protéines membranaires telle l’AQP2 est l’expression hétérologue dans les ovocytes de Xenopus laevis. Malheureusement, les techniques déjà existantes de purification de membranes plasmiques sont soit trop longues, trop difficiles ou demandent trop de matériel, ne permettent pas l’analyse adéquate du ciblage des formes sauvage comme mutantes, un élément crucial de ce type d’étude. Nous avons donc dans un premier temps mis au point une technique rapide et efficace de purification de membranes plasmiques qui combine la digestion partielle de la membrane vitelline, sa polymérisation à la membrane plasmique suivi de centrifugations à basse vitesse pour récolter les membranes purifiées. Nous avons utilisé cette technique dans l’étude de deux nouveaux cas familiaux de patients hétérozygotes possédant les mutations V24A et R187C dans un cas et K228E et R187C dans le second cas. Pour chaque mutation, nous avons analysé autant les éléments de fonctionnalité que les paramètres d’expression des protéines mutantes. Les expériences de perméabilité membranaire démontrent que les ovocytes exprimant AQP2-V24A (Pf = 16.3 ± 3.5 x 10-4 cm/s, 10 ng) et AQP2- K228E (Pf = 19.9 ± 7.0 x 10-4 cm/s, 10 ng) ont des activités similaires à celle exprimant la forme native (Pf = 14.4 ± 5.5 x 10-4 cm/s, 1 ng), tandis que AQP2- R187C (Pf = 2.6 ± 0.6 x 10-4 cm/s, 10 ng) ne semble avoir aucune activité comme ce qui est observé chez les ovocytes non-injectés (Pf = 2.8 ± 1.0 x 10-4 cm/s). Les études de co-expression ont démontré un effet d’additivité lorsque AQP2-V24A et -K228E sont injectées avec la forme native et un effet s’apparentant à la dominance négative lorsque AQP2-R187C est injecté avec la forme native, avec AQP2-V24A ou avec –K228E. Les résultats obtenus par immunobuvardage représente bien ce qui a été démontré précédemment, on remarque la présence des mutations K228E, V24A et la forme sauvage à la membrane plasmique, contrairement à la mutation R187C. Cependant, lorsque les mutations sont exprimées dans des cellules mIMCD-3, il n’y a qu’une faible expression à la membrane de la forme –K228E et une absence totale des formes –V24A et –R187C à la membrane plasmique, contrairement à la forme native. Les résultats de nos études démontrent que tout dépendant du système d’expression les formes –K228E et –V24A peuvent être utiles dans l’étude des problèmes d’adressage à la membrane à l’aide de chaperonne chimique. De plus, la forme –R187C démontre des difficultés d’adressage qui devront être étudiées afin de mieux comprendre la synthèse des formes natives.

Effets du myo-inositol sur la perméabilité à l'eau d'ovocytes de Xenopus laevis exprimant les formes native et mutée D150E de l'aquaporine-2

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Efficacité et toxicité de l'eugénol administré à des doses anesthésiantes chez des grenouilles Xenopus laevis.

L’eugénol permet d’induire une anesthésie chirurgicale chez la grenouille africaine à griffes (Xenopus laevis) sans causer de lésions chez des grosses grenouilles (90-140g). Le premier objectif de la présente étude était de déterminer la durée de l’anesthésie et d’évaluer la dépression du système nerveux central ainsi que les changements de saturation en oxygène et de fréquence cardiaque chez des petites (7.5 ± 2.1 g) et moyennes (29.2 ± 7.4 g) grenouilles Xenopus laevis en fonction du temps d’exposition à un bain d’eugénol de 350 µL/L. Suite à une immersion de 5 ou 10 minutes, la réponse au test à l’acide acétique, au réflexe de retrait et au réflexe de retournement était absente pendant 1 heure (petites grenouilles) et 0,5 heure (moyennes) et l’anesthésie chirurgicale durait au maximum 15 et 30 minutes chez les petites et moyennes grenouilles respectivement. La saturation en oxygène n’était pas affectée de fa��on significative, mais la fréquence cardiaque était diminuée jusqu’à 1 heure post-immersion dans les deux groupes. Le deuxième objectif était de déterminer la toxicité de l’eugénol chez des grenouilles de taille moyenne après une ou trois administrations à une dose anesthésique, avec ou sans période de récupération d’une semaine. Histologiquement, il y avait de l’apoptose tubulaire rénale et des membranes hyalines pulmonaires après une administration, et de la nécrose hépatique et des hémorragies dans les tissus adipeux après trois administrations. Ces résultats suggèrent que le poids corporel est un paramètre important à considérer lors de l’anesthésie de grenouilles Xenopus laevis par immersion dans l’eugénol.